RU101712U1 - DEVICE FOR DECOMPOSITION AND SINING OF MINERAL RAW MATERIALS - Google Patents

DEVICE FOR DECOMPOSITION AND SINING OF MINERAL RAW MATERIALS Download PDF

Info

Publication number
RU101712U1
RU101712U1 RU2010135383/05U RU2010135383U RU101712U1 RU 101712 U1 RU101712 U1 RU 101712U1 RU 2010135383/05 U RU2010135383/05 U RU 2010135383/05U RU 2010135383 U RU2010135383 U RU 2010135383U RU 101712 U1 RU101712 U1 RU 101712U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
decomposition
feedstock
sintering
raw materials
energy
Prior art date
Application number
RU2010135383/05U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Петренко
Владимир Алексеевич Гуляев
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2010135383/05U priority Critical patent/RU101712U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU101712U1 publication Critical patent/RU101712U1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Устройство для разложения и спекания минерального сырья, состоящее из узлов загрузки исходного сырья, выгрузки целевого продукта и отвода конверсионных газов, зоны разложения и спекания исходного сырья, средства подачи исходного сырья в зону разложения, отличающееся тем, что средство подачи исходного сырья в зону разложения и спекания выполнено в виде замкнутого ленточного транспортера, у одного конца которого установлен узел загрузки исходного сырья в виде бункера с дозатором, а у другого - узел выгрузки целевого продукта, выполненный в виде приемного бункера, над зоной разложения и спекания исходного сырья установлен ускоритель электронов, под которым установлен защитный колпак, соединенный трубопроводом со средством откачки конверсионных газов. A device for the decomposition and sintering of mineral raw materials, consisting of nodes for loading the feedstock, unloading the target product and removal of conversion gases, a decomposition zone and sintering of the feedstock, means for supplying the feedstock to the decomposition zone, characterized in that the means for supplying the feedstock to the decomposition zone and sintering is made in the form of a closed belt conveyor, at one end of which a feedstock loading unit is installed in the form of a hopper with a dispenser, and at the other end, the target product unloading unit is made In the form of a receiving hopper, an electron accelerator is installed above the decomposition and sintering zone of the feedstock, under which a protective cap is mounted, connected by a pipeline to the means for pumping conversion gases.

Description

Полезная модель относится к химическим отраслям промышленности, где используются процессы диссоциации и спекания твердого минерального, в частности, карбонатного сырья. Продукты разложения карбонатов применяются в металлургии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной и сахарной промышленности, в производстве удобрений для сельского хозяйства и т.п. Технология строительных материалов полностью основана на обжиге карбонатного сырья. При этом в обжигаемом материале происходит ряд физических и химических превращений, среди которых следует отметить разложение карбонатов и других сложных молекул, сушку, вспучивание, спекание и другое.The utility model relates to the chemical industries, where the processes of dissociation and sintering of solid mineral, in particular, carbonate raw materials are used. Carbonate decomposition products are used in metallurgy, construction industry, pulp and paper and sugar industries, in the production of fertilizers for agriculture, etc. The technology of building materials is based entirely on the burning of carbonate raw materials. At the same time, a number of physical and chemical transformations take place in the material being fired, among which the decomposition of carbonates and other complex molecules, drying, swelling, sintering, and others are worth noting.

Обжиг сырья ведут в специально для этих целей разработанных печах. По своей конструкции печи эти различаются между собой кардинально, исходя из принципа преобразования энергии применяемых энергоносителей в энергию тепловую: энергия плазмы, электроннолучевая энергия, СВЧ-энергия и энергия сгораемого топлива. Рассмотрим более подробно принцип действия этих печей, область их применения, достоинства и недостатки.Raw materials are fired in specially designed furnaces for these purposes. By their design, these furnaces differ radically, based on the principle of converting the energy of energy carriers used into thermal energy: plasma energy, electron beam energy, microwave energy and energy of combustible fuel. Let us consider in more detail the principle of operation of these furnaces, their scope, advantages and disadvantages.

1. Плазмотермические печи. В плазмотермических печах используется в качестве теплоносителя энергия низкотемпературной плазмы с кинетической энергией электронов до 10 эВ. Это значение кинетической энергии не позволяет электронам проникнуть вглубь вещества на сколько-нибудь заметную глубину. Поэтому эти печи не применяются для обжига в индустрии строительных материалов и эффективны только для производства газообразных продуктов и порошков функционального назначения (диоксид титана, ультрадисперсный нитрид титана, нитрид кремния и т.п.) / (Ю.П.Удалов. «Процессы и аппараты химических технологий». Часть 2., Сайт: www.naukaspb.ru)1. Plasma-thermal furnaces. In plasma-thermal furnaces, low-temperature plasma energy with kinetic electron energies of up to 10 eV is used as a coolant. This value of kinetic energy does not allow electrons to penetrate deep into matter to any noticeable depth. Therefore, these furnaces are not used for firing in the building materials industry and are effective only for the production of gaseous products and powders for functional purposes (titanium dioxide, ultrafine titanium nitride, silicon nitride, etc.) / (Yu.P. Udalov. “Processes and devices chemical technologies. ”Part 2., Website: www.naukaspb.ru)

2. Электроннолучевые печи. Они представляют собой электронную пушку, на катод которой подается электрическое напряжения 10-40 кВ. Пушка работает в вакууме. Мощность этих печей достигает 8 МВт. Так же, как и в предыдущем случае, из-за малости кинетической энергии электронного луча, эта печь не используется в технологии строительных материалов. Она эффективна в вакуумной плавке металлов.2. Electron beam furnaces. They are an electronic gun, the cathode of which is supplied with an electric voltage of 10-40 kV. The gun works in a vacuum. The capacity of these furnaces reaches 8 MW. As in the previous case, due to the small kinetic energy of the electron beam, this furnace is not used in the technology of building materials. It is effective in vacuum smelting of metals.

Литература: БСЭ «Электроннолучевая печь».References: TSB “Electron Beam Furnace”.

3. СВЧ-печи. Нагрев подлежащего обжигу сырья проводят в этих печах электромагнитным излучением СВЧ-диапазона. Схема разложения и обжига карбонатов3. Microwave ovens. The raw materials to be fired are heated in these furnaces by microwave electromagnetic radiation. The scheme of decomposition and calcination of carbonates

выглядит следующим образом: фракционированное сырье подается в бункер, откуда оно поступает в СВЧ-резонатор (реактор), где и протекают реакции диссоциации и происходит спекание после того, как в этот реактор будет по волноводу подано электромагнитное излучение. Из верхней части реактора через специальные штуцеры откачиваются конверсионные газы. Создание в реакторе постоянного разрежения повышает конверсию карбонатов, так как снижение давления приводит к смещению равновесия реакции в сторону протекания реакции разложения.It looks like this: fractionated raw materials are fed into the bunker, from where it enters the microwave cavity (reactor), where the dissociation reactions take place and sintering occurs after electromagnetic radiation is supplied to this reactor through the waveguide. Conversion gases are pumped from the upper part of the reactor through special fittings. The creation of a constant rarefaction in the reactor increases the conversion of carbonates, since a decrease in pressure leads to a shift in the reaction equilibrium towards the decomposition reaction.

В известной установке «Электродинамическая сверхвысокочастотная установка для разложения карбоната кальция» (Бикбулатов И.Х., Деминев Р Р., Шулаев Н.С. и др. Патенты РФ №2170138, №2116826) решалась задача снижения энергопотребления, повышения конверсии, качества продуктов, уменьшения загрязнения окружающей среды. Использование в качестве энергоносителя электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, по утверждению авторов, освобождает процесс разложения карбонатов от применения различных топлив, от инициирования побочных реакций вследствие контакта с топливом и материалом печей, обеспечивает объемное нагревание сырья. Результаты экспериментов с образцом карбоната кальция массой 38 г, проведенных на этой установке, также показали, что ее эффективность на 15% выше традиционной известковой печи. Аналогичные результаты получены и Бахониным А.В. (Автореферат диссертации «Разработка конструкций аппаратов для массообменных процессов с использованием СВЧ-электромагнитного излучения» Изд. Уфимского ГНТУ. 2003)In the well-known installation "Electrodynamic microwave installation for the decomposition of calcium carbonate" (Bikbulatov I.Kh., Deminev R. R., Shulaev N.S. and others. Patents of the Russian Federation No. 2170138, No. 2111626), the problem was solved of reducing energy consumption, increasing conversion, and the quality of products reducing environmental pollution. The use of microwave microwave radiation as an energy carrier, according to the authors, frees the process of carbonate decomposition from the use of various fuels, from initiating side reactions due to contact with the fuel and furnace material, provides volumetric heating of the raw material. The results of experiments with a sample of calcium carbonate weighing 38 g, conducted on this installation, also showed that its efficiency is 15% higher than a traditional lime kiln. Similar results were obtained by Bakhonin A.V. (Abstract of the dissertation “Development of apparatus designs for mass transfer processes using microwave electromagnetic radiation”, Publishing House of Ufa State National Technical University. 2003)

Известна так же «Установка для обжига гидрослюд» (Патент РФ №2171552), на которой решалась задача дегидрации слюд с различным содержание воды.Also known is the "Installation for firing hydromica" (RF Patent No. 2171552), which solved the problem of dehydration of mica with different water contents.

Несмотря на имеющиеся положительные результаты, не возможно сделать заключение о перспективе применения этого метода в различных химических технологиях, прежде всего, по следующим причинам:Despite the positive results, it is not possible to draw a conclusion about the prospect of using this method in various chemical technologies, primarily for the following reasons:

- метод имеет принципиальное ограничение применения, связанное с тем, что различные вещества по-разному в зависимости от физической природы поглощают или вовсе не поглощают электромагнитное излучение; материалы, предназначенные для нагрева и обжига должны иметь большое значение коэффициента диэлектрических потерь (произведение диэлектрической постоянной на тангенс угла потерь), так как в противном случае мощность, рассеиваемая в диэлектрике, будет недостаточной для нагрева и обжига; - принципиальные технические трудности загрузки и выгрузки больших масс вещества в резонаторы в условиях подачи в эти резонаторы больших мощностей СВЧ-энергии;- the method has a fundamental limitation of application due to the fact that various substances, depending on the physical nature, absorb or not absorb electromagnetic radiation at all; materials intended for heating and firing should have a large value of the coefficient of dielectric loss (product of the dielectric constant by the tangent of the loss angle), since otherwise the power dissipated in the dielectric will be insufficient for heating and firing; - the fundamental technical difficulties of loading and unloading large masses of matter into resonators under conditions of supplying high microwave power to these resonators;

- проблемы с электрической прочностью в резонаторах и подводящих волноводах при высоких уровнях мощности СВЧ-излучений;- problems with electric strength in resonators and supply waveguides at high power levels of microwave radiation;

- поглощение части СВЧ-энергии в подводящих волноводах, резонаторах и в нагрузках - СВЧ.- absorption of part of the microwave energy in the input waveguides, resonators and loads - microwave.

По нашему мнению установки, основанные на этом энергоносителе, имеют большую перспективу для процессов дегидрации, сушки и т.п. потому, что влажные материалы имеют большое значение коэффициента диэлектрических потерь.In our opinion, plants based on this energy carrier have a great prospect for dehydration, drying, etc. because wet materials have a high dielectric loss coefficient.

4. Термические печи. Они являются основными печными агрегатами, используемыми в технологии производства строительных материалов Ввиду схожести основных сырьевых материалов (в производстве извести - известняк, в производстве цемента - известняк и глина, в производстве керамзита - глина и т.п.) и процессов при их термической обработке в этих производствах применяется и однотипное оборудование, отличающееся только размерами и набором вспомогательных устройств, входящих в состав печных агрегатов: шахтные, пересыпные, вращающиеся, печи кипящего слоя и циклонные.4. Thermal furnaces. They are the main kiln units used in the technology for the production of building materials. In view of the similarity of the main raw materials (in the production of lime - limestone, in the production of cement - limestone and clay, in the production of expanded clay - clay, etc.) and processes during their heat treatment in the same equipment is used in these industries, which differs only in size and a set of auxiliary devices that are part of the furnace units: mine, bulk, rotating, fluidized-bed furnaces and cyclone ones.

(Ю.И.Дытнерский. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. «Химия». 2002; А.В.Волжанский. Минеральные вяжущие вещества. М. Стройиздат. 1986; Процессы и аппараты химических технологий. Сайт www.naukaspb.ru; Производство цемента в России в 2005-2010 гг. Сайт www.iskitimcement.ru; Патенты РФ: 2101636, 2158402, 2205806, 2287496 и т.п.)(Yu.I. Dytnersky. Processes and devices of chemical technology. Publishing house. "Chemistry". 2002; A.V. Volzhansky. Mineral binders. M. Stroyizdat. 1986; Processes and devices of chemical technology. Website www.naukaspb.ru; Cement production in Russia in 2005-2010, Website www.iskitimcement.ru; Patents of the Russian Federation: 2101636, 2158402, 2205806, 2287496, etc.)

В качестве прототипа, наиболее близко подходящему к нашему предложению по назначению и универсальности, мы выбрали обжиг минерального сырья в термических печах, в частности, обжиг во вращающейся печи. Шпионский, И.П, Цибин. Вращающиеся печи для производства строительных материалов; В книге «Процессы и аппараты химических технологий», часть 2,сайт www.naukaspb.ru).As a prototype that is closest to our proposal for purpose and versatility, we chose the firing of mineral raw materials in thermal furnaces, in particular, firing in a rotary kiln. Spy, I.P., Tsibin. Rotary kilns for the production of building materials; In the book "Processes and Apparatuses of Chemical Technologies", part 2, website www.naukaspb.ru).

Вращающаяся печь - это полый цилиндр или барабан из огнеупорной стали, выложенный внутри огнеупорным кирпичом (футеровкой). Корпус печи расположен наклонно к горизонту под углом 3-6 градусов и вращается вокруг продольной оси с частотой обращения 1-4 оборота в минуту. Этот печной агрегат включает в себя устройство для сжигания топлива, питатели, холодильник, пылеулавливающие приспособления и др. В верхнюю загрузочную часть подается сырьевая масса, а в нижней разгрузочной части помещается топливосжигающее устройство. В этих печах преимущественно сжигается природный газ, пылевидное топливо (уголь и сланец) и мазут. Из-за вращения барабана сырьевая масса движется к голове печи и через соединительную камеру поступает в холодильник, установленный за печью, а затем - к складским бункерам. Конверсионный углекислый газ вследствие конвекции или принудительного движения воздуха от головы печи к загрузочному устройству движется по наклонному барабану вверх, смешивается с топочным газом и уходит в атмосферу, либо - на газоулавливающее устройство для дальнейшей очистки от топочного газа и последующего направления на утилизацию.A rotary kiln is a hollow cylinder or drum made of refractory steel, lined inside with refractory bricks (lining). The furnace body is located obliquely to the horizon at an angle of 3-6 degrees and rotates around the longitudinal axis with a revolution frequency of 1-4 revolutions per minute. This furnace unit includes a device for burning fuel, feeders, a refrigerator, dust collecting devices, etc. Raw material is supplied to the upper loading part, and a fuel burning device is placed in the lower unloading part. In these furnaces, natural gas, pulverized fuel (coal and shale) and fuel oil are predominantly burned. Due to the rotation of the drum, the raw material mass moves to the furnace head and through the connecting chamber it enters the refrigerator installed behind the furnace, and then to the storage bins. Conversion carbon dioxide due to convection or forced movement of air from the furnace head to the loading device moves upward along the inclined drum, mixes with the flue gas and goes into the atmosphere, or to a gas trapping device for further cleaning from the flue gas and subsequent disposal.

На декарбонизацию, например, 1 моля карбоната по теории требуется 180 кДж. Из сопоставления этого значения теплового эффекта реакции и эксплуатационных данных на разложение такого количества карбоната следует, что КПД термического процесса лежит в пределах 25%. Расход топлива на декарбонизацию и спекание значителен и достигает 25-40 процентов обжигаемой массы.For decarbonization, for example, 1 mole of carbonate, in theory, 180 kJ is required. From a comparison of this value of the thermal effect of the reaction and operational data on the decomposition of such an amount of carbonate, it follows that the efficiency of the thermal process lies within 25%. Fuel consumption for decarbonization and sintering is significant and reaches 25-40 percent of the fired mass.

К недостаткам вращающейся печи, наиболее часто применяемой в строительной индустрии, следует отнести:The disadvantages of the rotary kiln, most often used in the construction industry, include:

1. Чрезвычайно большой расход энергии из-за низкого КПД термического процесса и рассеяния теплоты в материалах печи и окружающей среде.1. Extremely high energy consumption due to low thermal process efficiency and heat dissipation in furnace materials and the environment.

2. Огромные расходы условного топлива и большие затраты на доставку этого топлива к заводам.2. The huge costs of fuel equivalent and the high costs of delivering this fuel to the plants.

3. Низкое качество продукции вследствие смешения обжигаемого сырья с топливом и наличия контакта сырья с материалом конструкции печи, а так же наличия недогретых и перегретых областей сырья вследствие неоднородного нагрева.3. Poor product quality due to mixing of calcined raw materials with fuel and the presence of contact of raw materials with the material of the furnace structure, as well as the presence of unheated and overheated areas of the raw material due to non-uniform heating.

4. В большой степени затруднена утилизация конверсионного углекислого газа из-за необходимости его очистки от топочных газов.4. It is difficult to utilize the conversion of carbon dioxide due to the need to clean it from flue gases.

5. Большая металло- и материалоемкость конструкций печей.5. Large metal and material consumption of furnace designs.

6. Большая стоимость капитального строительства и площадей под строительство.6. The high cost of capital construction and construction space.

7. Огромное давление на окружающую среду: в эту среду рассеиваются тяжелые металлы, угарный газ, оксиды азота, сульфиды, тепло и, в конечном счете, в эту среду попадает и зола.7. Huge pressure on the environment: heavy metals, carbon monoxide, nitrogen oxides, sulfides, heat dissipate into this environment, and ultimately, ash also gets into this environment.

Поскольку все перечисленные здесь термические печи используют тот же энергоноситель, что и рассмотренная здесь нами вращающаяся печь, то и для них присущи те же недостатки.Since all the thermal furnaces listed here use the same energy source as the rotary kiln considered here, the same disadvantages are inherent in them.

Задачей данной полезной модели является снижение энерго- и материалоемкости производства, повышение качества конверсионных продуктов-оксидов металлов и углекислого газа, снижение экологического давления на окружающую среду.The objective of this utility model is to reduce the energy and material consumption of production, improve the quality of conversion products, metal oxides and carbon dioxide, reduce environmental pressure on the environment.

Для этого предложено устройство для разложения и спекания минерального сырья, состоящее из узлов загрузки исходного сырья, выгрузки целевого продукта и отвода конверсионных газов, зоны разложения и спекания исходного сырья, средства подачи исходного сырья в зону разложения и спекания, при этом, средство подачи исходного сырья в зону разложения и спекания выполнено в виде замкнутого ленточного транспортера, у одного конца которого установлен узел загрузки исходного сырья в виде бункера с дозатором, а у другого - узел выгрузки целевого продукта, выполненный в виде бункера, над зоной разложения исходного сырья установлен ускоритель электронов, под которым установлен защитный колпак, соединенный трубопроводом со средством откачки конверсионных газов.For this purpose, a device for the decomposition and sintering of mineral raw materials, consisting of nodes for loading raw materials, unloading the target product and removal of conversion gases, a zone of decomposition and sintering of raw materials, a means of supplying raw materials to the decomposition and sintering zone, and a means for supplying raw materials into the decomposition and sintering zone is made in the form of a closed belt conveyor, at one end of which a feedstock loading unit is installed in the form of a hopper with a dispenser, and at the other - a target unloading unit the product that has formed as a hopper over an area of the feedstock installed decomposition accelerator of electrons under which is mounted a protective cap coupled to the conduit means for pumping gas conversion.

На фигуре показана общая схема устройства, гдеThe figure shows a General diagram of the device, where

1 - ускоритель электронов;1 - electron accelerator;

2 - пучок электронов;2 - electron beam;

3 - приемный бункер;3 - receiving hopper;

4 - дозирующее и формирующее устройство;4 - dosing and forming device;

5 - колпак сбора конверсионного углекислого газа и защиты от рентгеновского излучения;5 - a cap for collecting carbon dioxide conversion and protection against x-ray radiation;

6 - ленточный транспортер;6 - belt conveyor;

7 - регулируемый привод;7 - adjustable drive;

8 - сырье;8 - raw materials;

9 - бункер готовой продукции;9 - a bin of finished products;

10 - трубопровод;10 - pipeline;

11 - узел откачки углекислого газа и направления его на утилизацию;11 - node pumping carbon dioxide and sending it to recycling;

12 - трубопровод.12 - pipeline.

Принцип действия устройства, основанного на радиационном носителе энергии, заключается в следующем. При облучении вещества электронами, если их кинетическая энергия выше энергии диссоциации или энергии ионизации молекул и атомов этого вещества, в веществе образуются ионы и возбужденные состояния атомов и, как следствие, - частицы, которые не могут возникнуть при низких температурах за счет равновесных процессов. Это, прежде всего, частицы разложившихся карбонатов и частицы типа: О, О2, С, СО2 и др. Энергия ускоренных электронов, израсходованная на рождение этих частиц в конечном счете преобразуется в тепло. Потери же энергии на диссоциацию и ионизацию существенно превышают потери энергии на тормозное излучение при энергиях электронов порядка единиц мегаэлектронвольт и их не следует учитывать (Ю,М,Широков Н.П.Юдин. Ядерная физика. Изд. «Наука» М. 1972).The principle of operation of a device based on a radiation energy carrier is as follows. When a substance is irradiated with electrons, if their kinetic energy is higher than the dissociation energy or the ionization energy of the molecules and atoms of this substance, ions and excited states of atoms are formed in the substance and, as a result, particles that cannot arise at low temperatures due to equilibrium processes. First of all, these are particles of decomposed carbonates and particles of the type: O, O 2 , C, CO 2 , etc. The energy of accelerated electrons spent on the production of these particles is ultimately converted to heat. The energy losses for dissociation and ionization significantly exceed the energy losses for bremsstrahlung at electron energies of the order of megaelectron-volt units and should not be taken into account (Yu, M, Shirokov NP Yudin. Nuclear Physics. Publishing House Nauka M. 1972).

Поглощение энергии электронов происходит мгновенно, равномерно по всему объему и только там, где провзаимодействовал пучок электронов с веществом. В случае, когда времена релаксации, т.е. времена возврата системы из возбужденного состояния в нормальное, много больше времен физического воздействия, что характерно для конденсированного состояния вещества, появляется возможность управления выходом химических форм, фаз даже в условиях неравновесных систем и смещать их к более низким температурам.The absorption of electron energy occurs instantly, uniformly throughout the volume and only where the electron beam interacted with the substance. In the case where relaxation times, i.e. the times of a system returning from an excited state to a normal state are much longer than the times of physical action, which is characteristic of a condensed state of matter, it becomes possible to control the yield of chemical forms and phases even in nonequilibrium systems and shift them to lower temperatures.

Для осуществления этого устройства возможно использовать промышленные электронные ускорители с энергией электронов от 10 кэВ до 10 МэВ. Нижнее значение указанного диапазона энергий обусловлено тем обстоятельством, что уже при этой энергии процесс диссоциации и ионизации является эффективным, так как при этих энергиях сечение ионизации является максимальным. Верхнее значение обусловлено только требованием не создавать так называемой наведенной радиоактивности, которая появляется вследствие фотоядерных реакций в облучаемых материалах преимущественно при энергиях выше 10 МэВ. Наиболее подходящим, по нашему мнению, является ускоритель типа ЭЛВ-12 с параметрами: энергия - 1 МэВ, мощность в пучке - 400 кВт, КПД - 90%. Его можно разместить в помещении 5×5×6 м3. Это промышленный ускоритель, полностью автоматизированный и успешно эксплуатируемый в народном хозяйстве в России и за рубежом. Ускорители этой серии разработаны и изготавливаются в Институте ядерной физики РАН, в Новосибирске.To implement this device, it is possible to use industrial electronic accelerators with electron energies from 10 keV to 10 MeV. The lower value of the indicated energy range is due to the fact that even at this energy, the process of dissociation and ionization is effective, since at these energies the ionization cross section is maximum. The upper value is due only to the requirement not to create the so-called induced radioactivity, which appears as a result of photonuclear reactions in irradiated materials mainly at energies above 10 MeV. The most suitable, in our opinion, is an ELV-12 accelerator with the following parameters: energy - 1 MeV, power in the beam - 400 kW, efficiency - 90%. It can be placed indoors 5 × 5 × 6 m 3 . This is an industrial accelerator, fully automated and successfully operated in the national economy in Russia and abroad. Accelerators of this series are designed and manufactured at the Institute of Nuclear Physics RAS, in Novosibirsk.

(Салимов Р.А. Ускорители серии ЭЛВ и их применение в радиационных технологических процессах и медицине. Материалы 10-го Международного совещания. С-Пб. 2001).(Salimov R.A. ELV Series Accelerators and Their Application in Radiation Technological Processes and Medicine. Materials of the 10th International Meeting. St. Petersburg. 2001).

Предлагаемое устройство (см. фиг.1) работает следующим образом. В приемный бункер 3, установленный вблизи ускорителя электронов 1, загружают измельченное до крупности, примерно, 1 мм сырье 8. С помощью дозирующего и формирующего устройства 4 на замкнутом ленточном транспортере равномерно распределяют массу сырья, эквивалентную мощности производства, по ширине и по толщине засыпки, причем ширина и толщина засыпки - величины постоянные, так как ширина развертки пучка электронов и его энергия не меняются. После этого включают регулируемый привод ленточного транспортера 7 и подают сырье под пучок электронов 2, а далее после облучения готовая продукция поступает в бункер 9 для охлаждения или хранения. В зоне облучения сырья между ускорителем и транспортером устанавливают колпак 5, изолирующий зону облучения от окружающей среды. Колпак 5 соединен трубопроводом 10 с узлом откачки 11 конверсионного углекислого газа и направления его по трубопроводу 12 на утилизацию.The proposed device (see figure 1) works as follows. Raw material 8, crushed to a particle size of about 1 mm, is loaded into a receiving hopper 3, installed near the electron accelerator 1, using a metering and forming device 4, a mass of raw materials equivalent to the production capacity is evenly distributed on a closed conveyor belt, along the width and thickness of the backfill, moreover, the width and thickness of the backfill are constant, since the sweep width of the electron beam and its energy do not change. After that, an adjustable drive of the conveyor belt 7 is turned on and raw materials are supplied under the electron beam 2, and then after irradiation the finished product enters the hopper 9 for cooling or storage. In the irradiation zone of raw materials between the accelerator and the conveyor, a cap 5 is installed that isolates the irradiation zone from the environment. The cap 5 is connected by a pipe 10 to the pumping unit 11 of conversion carbon dioxide and its direction through the pipe 12 for disposal.

Мощность обжига сырья оценивают из выражения:The firing power of raw materials is estimated from the expression:

М=Р/(Суд×Т), гдеM = P / (C beats × T), where

Р - мощность пучка электронов, Суд - удельная теплоемкость карбоната. Т - температура. Для производства извести при Р=400000 Вт, Суд=835 Дж/кг×градус, Т=1200°СP is the power of the electron beam, C beats is the specific heat of carbonate. T is the temperature. For lime production at Р = 400000 W, С beats = 835 J / kg × degree, Т = 1200 ° С

М=0,4 кг/с.M = 0.4 kg / s.

Для обжига цемента это значение будет несколько ниже из-за более высокой температуры обжига - 3,4 кг/с. Скорость подачи сырья под пучок определяют по формуле:For cement firing, this value will be slightly lower due to a higher firing temperature of 3.4 kg / s. The feed rate under the beam is determined by the formula:

V=Р/(СудТdab). гдеV = P / (C beats Tdab). Where

d - плотность, а - ширина ленточного транспортера, b - толщина засыпки, остальные обозначения прежние. Для производства извести (Т=1200 градусов Цельсия)d is the density, a is the width of the conveyor belt, b is the thickness of the backfill, the remaining designations are the same. For lime production (T = 1200 degrees Celsius)

при плотности, равной 1500 кг/м3 (учтен коэффициент прозрачности измельченного известняка), ширине транспортера - 1,5 м и толщине засыпки 0,5 смat a density equal to 1500 kg / m 3 (transparency coefficient of crushed limestone is taken into account), conveyor width - 1.5 m and backfill thickness 0.5 cm

скорость подачи сырья будет равна, примерно, 0,035 м/с (128 м/час), а для производства цемента - 0,03 м/с (110 м/час)the feed rate will be approximately 0.035 m / s (128 m / h), and for cement production - 0.03 m / s (110 m / h)

Из приведенных выражений следует, что устройство, основанное на радиационном носителе энергии, потребляет энергии на производство 1 кг кальцида 1786 кДжIt follows from the above expressions that a device based on a radiation energy carrier consumes energy for the production of 1 kg of calcite 1786 kJ

(400 кДж/(0,56×0,4 кг/с) при часовой и суточной производительности 810 кг и 20 т соответственно.(400 kJ / (0.56 × 0.4 kg / s) at hourly and daily output of 810 kg and 20 tons, respectively.

В таблице приведены сравнительные характеристики устройств для разложения и спекания минерального сырья.The table shows the comparative characteristics of devices for the decomposition and sintering of mineral raw materials.

ТаблицаTable параметрыoptions радиационноеradiation термическоеthermal Смещение равновесия реакций разложенияDisplacement equilibrium decomposition reactions В сторону низких температурTowards low temperatures В сторону высоких температурTowards high temperatures Характер нагреваNature of heating Мгновенный и равномерный по всему объемуInstant and uniform throughout the volume Инерционный и неравномерный по всему объемуInertial and uneven throughout Коэффициент полезного действия, %%Coefficient of performance, %% 9090 2525 Эффективность, отн. ед.Efficiency, rel. units 1one 0,280.28 Потребление условного топлива, % от произведенной продукцииConsumption of fuel equivalent,% of output 00 25-4025-40 Наличие примесейThe presence of impurities Только природныеOnly natural Природные и технологическиеNatural and technological Углекислый газCarbon dioxide ЧистыйClean Требует сложных и дорогостоящих мер по очисткеRequires complex and expensive cleaning measures Экологическое давление на средуEnvironmental pressure on the environment 00 Зола, тяжелые металлы, вредные газы, рассеяние теплоты и т п.Ash, heavy metals, harmful gases, heat dissipation, etc.

В заключение отметим, что в настоящее время в России производится цемента и извести 80 и 10 млн. тонн ежегодно. По данным ОАО «ИскитимЦемент» износ активной части основных фондов на большинстве предприятий превысил 70%. В эксплуатации находится 93,5% печей со сроком службы более 30 лет. Осуществляемая и намечаемая модернизация исходит из усовершенствования печей и их агрегатов, тогда как основной и принципиальный вопрос о низком КПД термического процесса остается незыблемым. Поэтому модернизация этих отраслей промышленности на использовании новых и экологически чистых носителей энергии нам представляется чрезвычайно важным стратегическим направлением. Рекомендуемые нами ускорители предусматривают длительную непрерывную работу в условиях промышленного производства. Они просты по конструкции, удобны в эксплуатации, надежны в работе, полностью автоматизированы и постоянно усовершенствуются. Допускают модульные конструкции, за счет чего можно существенно увеличивать мощность заводов, построенных по данному предложению.In conclusion, we note that currently Russia produces cement and lime 80 and 10 million tons annually. According to OAO IskitimCement, depreciation of the active part of fixed assets at most enterprises exceeded 70%. 93.5% of furnaces with a service life of more than 30 years are in operation. The ongoing and planned modernization proceeds from the improvement of furnaces and their units, while the basic and fundamental question of the low efficiency of the thermal process remains unshakable. Therefore, the modernization of these industries using new and environmentally friendly energy carriers seems to us an extremely important strategic direction. Accelerators recommended by us provide continuous continuous operation in industrial production. They are simple in design, easy to operate, reliable in operation, fully automated and constantly improved. Modular designs are allowed, due to which it is possible to significantly increase the capacity of plants built on this proposal.

Claims (1)

Устройство для разложения и спекания минерального сырья, состоящее из узлов загрузки исходного сырья, выгрузки целевого продукта и отвода конверсионных газов, зоны разложения и спекания исходного сырья, средства подачи исходного сырья в зону разложения, отличающееся тем, что средство подачи исходного сырья в зону разложения и спекания выполнено в виде замкнутого ленточного транспортера, у одного конца которого установлен узел загрузки исходного сырья в виде бункера с дозатором, а у другого - узел выгрузки целевого продукта, выполненный в виде приемного бункера, над зоной разложения и спекания исходного сырья установлен ускоритель электронов, под которым установлен защитный колпак, соединенный трубопроводом со средством откачки конверсионных газов.
Figure 00000001
A device for the decomposition and sintering of mineral raw materials, consisting of nodes for loading the feedstock, unloading the target product and removal of conversion gases, a decomposition zone and sintering of the feedstock, means for supplying the feedstock to the decomposition zone, characterized in that the means for supplying the feedstock to the decomposition zone and sintering is made in the form of a closed belt conveyor, at one end of which a feedstock loading unit is installed in the form of a hopper with a dispenser, and at the other end, the target product unloading unit is made In the form of a receiving hopper, an electron accelerator is installed above the decomposition and sintering zone of the feedstock, under which a protective cap is mounted, connected by a pipeline to the means for pumping conversion gases.
Figure 00000001
RU2010135383/05U 2010-08-26 2010-08-26 DEVICE FOR DECOMPOSITION AND SINING OF MINERAL RAW MATERIALS RU101712U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135383/05U RU101712U1 (en) 2010-08-26 2010-08-26 DEVICE FOR DECOMPOSITION AND SINING OF MINERAL RAW MATERIALS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135383/05U RU101712U1 (en) 2010-08-26 2010-08-26 DEVICE FOR DECOMPOSITION AND SINING OF MINERAL RAW MATERIALS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU101712U1 true RU101712U1 (en) 2011-01-27

Family

ID=46308731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010135383/05U RU101712U1 (en) 2010-08-26 2010-08-26 DEVICE FOR DECOMPOSITION AND SINING OF MINERAL RAW MATERIALS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU101712U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9469884B2 (en) System and method for the calcination of minerals
CN103822464B (en) A kind of continous way mineral little material, powder hot industry microwave calcination stove
US4505787A (en) Process for production of a carbide by-product with microwave energy and aluminum by electrolysis
CN109455958B (en) Preparation method of fine calcium oxide
KR101112759B1 (en) Rotary type microwave heating apparatus
US8834682B2 (en) Coal material decomposition apparatus with combined screw-type bins
CN108083658B (en) Induction heating device and method for producing light-burned magnesium oxide by using same
CN102092751B (en) Method for preparing aluminum oxide and co-producing hydrochloric acid from aluminum chloride hexahydrate through pyrolytic crystallization
CN101020828A (en) Microwave drum dry distiller and its application in dry distilling and pyrolyzing oil shale
CN104048298A (en) Method for disposing household refuse in cooperation with cement kiln with partial waste heat recovery function and system
CN108759459A (en) Lithium ion battery material microwave radiation technology dynamic continuous calcining equipment and method for calcinating
CN210688921U (en) Device for drying lignite by combining microwave and hot air
CN106838917A (en) The anoxybiotic pyrolysis treatment systems and method of a kind of rubbish
CN106045341A (en) Method for producing magnesium oxide by calcining magnesite with microwave energy
CN202868672U (en) Coal gangue fluidized slow-release combustion calcining furnace
CN102305541A (en) Sintering furnace formed by combining microwaves and heat source
RU101712U1 (en) DEVICE FOR DECOMPOSITION AND SINING OF MINERAL RAW MATERIALS
RU2666559C1 (en) Installation for thermal processing of waste
RU2437834C1 (en) Method of decomposing carbonates
CN102875004B (en) Sludge treatment system
RU2608155C1 (en) Screw-tube furnace (versions)
CN104164241B (en) A kind of moving bed dry distilling heating furnace of multistage discharging
WO2021157088A1 (en) Recycling system for general waste including waste plastic, recycling method for general waste, and far-infrared catalytic reduction apparatus for use in recycling system for general waste
CN107010852B (en) A kind of light calcined magnesia production method
CN206320761U (en) Push-down fly ash carry processing unit